CN110464456A - 一种自动激光治疗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种自动激光治疗机器人，所述自动激光治疗机器人包括：控制系统，用于获取治疗方案；三维扫描系统，用于获取治疗区域数据；激光系统，所述激光系统包括机械臂，所述机械臂上设置有激光器；追踪定位系统，用于向所述控制系统发送追踪信号，使得所述控制系统根据所述追踪信号确定治疗区域和所述机械臂之间的位置关系，和/或使得所述控制系统根据所述追踪信号确定治疗区域的位置,和/或使得所述控制系统根据所述追踪信号确定所述机械臂的位置；所述控制系统还用于根据所述治疗方案、所述治疗区域的位置以及所述机械臂的位置控制所述机械臂移动至所述治疗区域。该方案能够实现自动激光治疗治疗，可以节省劳动力。

Description

一种自动激光治疗机器人

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，特别是涉及一种自动激光治疗机器人。

背景技术

激光治疗安全性高、创伤小、出血少、不留疤痕，是目前临床常用的一种治疗手段。激光治疗是使用激光光束进行疾病治疗。在医学上，外科医生可以通过激光器进行高精度操作，将光束集中在较小区域，从而对周围细胞组织造成较少损伤，并达到治疗目的。

在现有技术中，医护人员需要徒手完成整个激光治疗过程，该方式耗费大量劳动力。基于此，提出一种能够自动激光治疗的方案成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请公开了一种自动激光治疗机器人，能够实现自动激光治疗，可以节省劳动力。

第一方面，本申请提供一种自动激光治疗机器人，该自动激光治疗机器人包括：控制系统，用于获取治疗方案；三维扫描系统，三维扫描系统包括三维扫描仪，用于获取治疗区域数据；激光系统，激光系统包括机械臂，机械臂上设置有激光器；追踪定位系统，用于向控制系统发送追踪信号，使得控制系统根据所述追踪信号确定治疗区域和所述机械臂之间的位置关系，和/或使得控制系统根据所述追踪信号确定治疗区域的位置,和/或使得控制系统根据所述追踪信号确定所述机械臂的位置；控制系统还用于根据治疗方案、治疗区域的位置以及机械臂的位置控制机械臂移动至治疗区域，并控制激光器在所述治疗区域进行治疗操作。

在本申请中，自动激光治疗机器人可以实现自动激光治疗，可以节省劳动力。

可选地，该自动激光治疗机器人还包括：显示器，用于实时显示激光器和治疗区域之间的位置关系。

在本申请中，自动激光治疗机器人包括显示器，该显示器可以实时显示治疗区域的情况，有利于医护人员观察治疗区域，并控制自动激光治疗机器人进行相应操作。

可选地，该自动激光治疗机器人还包括：主台车，该主台车上设有用于与该机械臂相连的机械臂支撑结构；副台车，该副台车设有用于与该追踪定位系统中的定位追踪仪相连的追踪仪支撑结构，以及用于与该显示器相连的显示器支撑结构；治疗床，该治疗床上设有用于与该三维扫描仪相连的扫描仪支撑结构。

在本申请中，自动激光治疗机器人包括主台车、副台车以及治疗床，主台车、副台车以及治疗床上设置有用于支撑各器件的支撑结构，该方案有利于医护人员控制自动激光治疗机器人。

可选地，该机械臂支撑结构、该扫描仪支撑结构、该追踪仪支撑结构以及该显示器支撑结构中的至少一种包括伸缩部；和/或该机械臂支撑结构、该扫描仪支撑结构、该追踪支撑结构以及该显示器支撑结构中的至少一种包括能够相对于该主台车、副台车以及治疗床旋转的旋转部；和/或该机械臂支撑结构、该扫描仪支撑结构、该追踪支撑结构以及该显示器支撑结构中的至少一种能够相对于该主台车、副台车以及治疗床水平移动。

在本申请中，自动激光治疗机器人可以包括伸缩部，或包括旋转部，或可以相对于主台车、副台车以及治疗床水平移动，使得该自动激光治疗机器人可以灵活地进行各项操作。

可选地，该主台车、副台车底部设置有滑轮，该滑轮用于移动该主台车、副台车。

在本申请中，主台车、副台车下面设置滚轮，使得主台车、副台车可以灵活移动。

可选地，所疗方案基于三维扫描图像得到，三维扫描图像包括治疗区域配准工具的成像，治疗区域配准工具的成像与治疗区域的成像之间的成像关系用于表征治疗区域和位于治疗区域中的感应器之间的位置关系。

在本申请中，可以将该治疗区域配准工具的成像与该治疗区域的成像之间的成像关系转化为该治疗区域和位于治疗区域中或治疗区域周围的感应器之间的位置关系，有利于医护人员准确地进行操作。

可选地，激光器包括通过特定强度的激光照射，使人体组织产生一系列的应答反应，同时引起广泛的生物学效应的仪器。

可选地，控制系统通过深度学习，能够自主定位治疗区域，辅助医护人员确定治疗方案；和/或控制系统通过医护人员在治疗区域画的标志，能够半自动定位治疗区域，辅助医护人员确定治疗方案。

第二方面，本申请提供一种自动激光治疗系统，自动激光治疗系统包括治疗区域固位装置、治疗区域配准工具、感应器以及如权利要求1至10中任一项的自动激光治疗机器人，激光治疗机器人的机械臂在手术工作时采用自动配准方法，与治疗区域固位装置、治疗区域配准工具和感应器配合使用；其中，治疗区域固位装置用于将配准工具固定在治疗区域中或治疗区域周围，将感应器固定在治疗区域中或治疗区域周围；治疗区域配准工具能够在三维扫描图像中成像；患者进行三维扫描时，治疗区域连接所述治疗区域配准工具，使所述治疗区域配准工具在三维扫描图像中完全成像；治疗区域与所述治疗区域配准工具之间的位置关系用于表征所述治疗区域与所述感应器之间的位置关系；治疗区域配准工具和感应器可以为同一样器械。

在本申请中，自动激光治疗系统可以实现自动激光治疗，可以节省劳动力。

附图说明

下面将结合附图介绍本申请。

图1是根据本申请实施例的自动激光治疗机器人的结构框图。

图2是根据本申请实施例的自动激光治疗机器人的立体结构的一例的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

需说明的是，在本申请中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的自动激光治疗机器人的上、下、左、右。

现在参考附图介绍本申请的示例性实施方式，然而，本申请可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本申请，并且向所述技术领域的技术人员充分传达本申请的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本申请的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所述技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

以下，结合图1至图2对本申请实施例的自动激光治疗机器人进行说明。

图1是根据本申请实施例的自动激光治疗机器人的结构框图。如图1所示，该自动激光治疗机器人包括：

控制系统100，获取治疗方案。

其中，该治疗方案可以是基于三维扫描图像确定的。也就是说，控制系统100可以于治疗前获取治疗方案，并根据治疗方案进行相应操作。

应理解，治疗方案由医生设计，控制系统100可以获取该治疗方案。例如，医生可以将治疗方案输入至控制系统100中。

可选地，控制系统100还可以进行配准、信息集成分析、发出指令以及接收反馈等操作，是自动激光治疗机器人的核心部分。可选地，控制系统100通过深度学习，能够自主形成治疗方案；和/或控制系统通过医护人员在治疗区域画的标志，能够半自动形成治疗方案。

三维扫描系统200，三维扫描系统包括三维扫描仪210，用于获取患者治疗区域数据。具体地，三维扫描系统200是获取患者治疗区域三维图像的部分。三维扫描系统200获取的三维图像将传输给控制系统100，用于制定治疗方案。

激光系统300，激光系统包括机械臂，机械臂上设置有激光器。具体地，激光系统300是激光治疗中的执行部分。控制系统100发出指令控制激光系统300进行操作。

追踪定位系统400，用于向控制系统100发送追踪信号，使得控制系统100根据追踪信号确定治疗区域的位置和机械臂的位置之间的位置关系，和/或使得控制系统100根据追踪信号确定治疗区域的位置,和/或使得控制系统100根据追踪信号确定机械臂的位置。可选地，追踪定位系统400包括感应器，患者治疗区域或治疗区域周围、机械臂上均连接感应器，定位追踪仪接收和追踪感应器发出的信号，定位追踪仪将感应器反射回的信号(即，追踪信号)传输给控制系统100，控制系统100可以根据感应器反射回的信号追踪分析治疗区域的位置以及机械臂的位置。

控制系统100可以根据治疗方案、治疗区域的位置以及机械臂的位置控制机械臂移动至治疗区域，并控制激光器在治疗区域进行治疗操作。

本申请的自动激光治疗机器人可以集成并分析各部分信息，发出指令控制机械臂，实现自动化激光治疗。可选地，该各部分信息可以包括三维扫描图像、治疗区域的位置信息、机械臂的位置信息以及治疗方案信息。该自动激光治疗机器人可以实现自动化激光治疗，有利于节省劳动力。

以上，从系统模块的角度介绍了本申请的自动激光治疗机器人，以下，以图2所示的结构为例详细说明本申请的自动激光治疗机器人。

图2是根据本申请实施例的自动激光治疗机器人的立体结构的一例的示意图。如图2所示，自动激光治疗机器人还可以包括：显示器500，显示器500用于实时显示激光器和治疗区域之间的位置关系。

可选地，自动激光治疗机器人还包括：主台车600，该主台车600上设有用于与激光系统300中机械臂310相连的机械臂支撑结构610；副台车700，该副台车700上设有用于与追踪定位系统400中的定位追踪仪410相连的追踪仪支撑结构710，以及用于与显示器500相连的显示器支撑结构；治疗床800，该治疗床800上设有用于与三维扫描系统200中三维扫描仪210相连的扫描仪支撑结构810。

可选地，机械臂支撑结构610、追踪仪支撑结构710、显示器支撑结构以及扫描仪支撑结构810中的至少一种可以包括伸缩部。可选地，在垂直方向上，伸缩部的伸缩范围可以在10cm以上。

例如，机械臂支撑结构610包括伸缩部，该伸缩部与台车垂直相连，通过调整伸缩部，可以调整机械臂310的高度。

又例如，追踪仪支撑结构710可以包括伸缩部，该伸缩部与台车垂直相连，通过调整伸缩部，可以调整定位追踪仪410的高度。

可选地，机械臂支撑结构610、追踪仪支撑结构710以及显示器支撑结构720中的至少一种可以包括能够相对于台车旋转的旋转部。

临床的应用时，医护人员可根据治疗区域高度、治疗区域位置等将定位追踪仪410调整至适当位置及角度。当医护人员调整定位追踪仪410位置角度时，显示器500可实时显示定位追踪仪410相对于感应器的位置、角度，帮助医护人员将定位追踪仪410调整至最佳位置。

临床应用时，医护人员可根据自身坐高、体位及习惯，将显示器500调整到适当位置上。

可选地，主台车600以及副台车700底部设置有滑轮620以及滑轮730，滑轮620以及滑轮730用于移动主台车600以及副台车700。

具体地，主台车600以及副台车700底部安装有滑轮620以及滑轮730，滑轮620以及滑轮730设有自锁结构，方便主台车600以及副台车700移动和停止。

可选地，控制系统100包括用于实现人机交互的计算机以及用于驱动激光系统300的控制设备。可选地，该控制设备可以为脚踏控制装置。

可选地，机械臂310上可以固定有激光器，激光器320包括通过特定强度的激光照射，使人体组织产生一系列的应答反应，同时引起广泛的生物学效应的仪器，激光器320和机械臂310之间有卡扣设计，防止激光器320与机械臂310之间之间相对位置发生变化。

由上文可知，需要根据三维扫描图像确定治疗方案。但三维扫描图像及于其中设计的治疗方案无法直接与治疗区域实体联系在一起，为将两种数据集成在一起，需要一个基准标志物。

以上描述了本申请的自动激光治疗机器人，以下，描述本申请的自动激光治疗系统。

本申请的自动激光治疗系统包括治疗区域固位装置、配准工具、感应器以及上文描述的自动激光治疗机器人，激光治疗机器人的机械臂在手术工作时采用自动配准方法，与治疗区域固位装置、配准工具以及感应器配合使用，治疗区域配准工具和感应器可以为同一样器械。

具体地，在获取三维扫描图像时，患者治疗区域或治疗区域周围需连接该配准工具，且配准工具需在三维扫描图像中完全成像。为方便临床使用，该系统采用自动配准方法，该方法借助一个具有不规则形状的配准工具，为了便于区分，可以将该三维扫描图像中成像的配准工具记为“治疗区域配准工具”。该治疗区域配准工具是一种基准标志物。患者进行三维扫描时，治疗区域连接该治疗区域配准工具，治疗区域配准工具在三维扫描图像中完全成像。也就是说，可选地，三维扫描图像包括治疗区域配准工具的成像，治疗区域配准工具的成像与治疗区域的成像之间的成像关系用于表征治疗区域和位于治疗区域中或治疗区域周围的感应器之间的位置关系。

进一步地，治疗区域配准工具连接到治疗区域或治疗区域周围需要一种治疗区域固位装置。可选地，该治疗区域固位装置可以通过治疗区域或治疗区域周围骨性轮廓固位。

三维扫描完成后，将三维扫描数据导入控制系统100，按照软件导引进行治疗方案设计。治疗方案设计过程从图像分析开始，分析治疗区域范围、病变程度。通过深度学习，控制系统100可自动分析治疗区域情况。图像分析完成后，根据患者病情，生成完整的治疗方案。

治疗方案生成后，可开始进行治疗，首先要做的就是配准，将三维扫描图像与实体三维信息结合到一起。获取三维扫描图像前，通过治疗区域固位装置将治疗区域配准工具连接到治疗区域或治疗区域周围，三维扫描完成后，即可取下治疗区域配准工具，之后的准备过程和治疗过程均不需要再次连接治疗区域配准工具；如治疗区域配准工具遇感应器为同一样器械，则不需要取下治疗区域配准工具。三维扫描数据中，治疗区域配准工具与治疗区域位于一个三维坐标内，两者之间相对位置固定。配准时，治疗区域固位装置上需要连接一个感应器。控制系统100内置算法，记录治疗区域配准工具和感应器之间的映射关系，可将三维扫描图像中治疗区域与治疗区域配准工具间的位置关系直接转化为治疗区域实体与感应器之间的位置关系，实现三维扫描图像与实体三维信息的配准。该方法不需要手动逐点匹配，通过导航系统内置的算法、借助配准工具和感应器可实现自动配准。

配准后，感应器在整个手术过程中需一直连接在治疗区域，相似的感应器也会连接在机械臂310上，感应器与定位追踪仪410配合，记录治疗区域和机械臂310的位移。定位追踪仪410追踪到的信息会反馈到控制系统100，控制系统100综合分析信息，控制机械臂310随治疗区域的移动而移动，即治疗区域向某一方向移动时，机械臂310会随之向该方向移动。

激光手术时，机械臂310连接激光器320，驱动激光器320进行治疗。不同激光系统采用不同的激光，主要表现为激光波长和强度的不同。

术中，三维扫描图像、治疗区域位置、激光器320位置会实时显示在显示器500上，医生可实时观察激光器320相对于治疗区域之间的位置关系。包含显示器500在内的计算机系统是实现人机交互的主要途径。医生可通过计算机完成和修改方案设计、完成配准、调节定位追踪系统等。

综上，本申请所涉及的自动激光治疗机器人，自动激光治疗机器人包括：控制系统，用于获取治疗方案；三维扫描系统，三维扫描系统包括三维扫描仪，用于获取患者治疗区域数据；激光系统，激光系统包括机械臂，机械臂上设置有激光器；追踪定位系统，用于向控制系统发送追踪信号，使得控制系统根据追踪定位系统发送的信号确定治疗区域的位置以及机械臂的位置；控制系统还用于根据治疗方案、治疗区域的位置以及机械臂的位置控制机械臂移动至治疗区域，并控制激光器在所述治疗区域进行治疗操作。该方案能够实现自动激光治疗，可以节省劳动力，具有很高的实用价值。此外，本申请上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何本领域技术人员皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，本领域技术人员在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种自动激光治疗机器人，其特征在于：所述自动激光治疗机器人包括：

控制系统，用于获取治疗方案；

三维扫描系统，所述三维扫描系统包括三维扫描仪，用于获取治疗区域数据；

激光系统，所述激光系统包括机械臂，所述机械臂上设置有激光器；

追踪定位系统，用于向所述控制系统发送追踪信号，使得所述控制系统根据所述追踪信号确定治疗区域和所述机械臂之间的位置关系，和/或使得所述控制系统根据所述追踪信号确定治疗区域的位置,和/或使得所述控制系统根据所述追踪信号确定所述机械臂的位置；

所述控制系统还用于根据所述治疗方案、所述治疗区域的位置以及所述机械臂的位置控制所述机械臂移动至治疗区域，并控制所述激光器在所述治疗区域进行激光治疗操作。

2.根据权利要求1所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述自动激光治疗机器人还包括：

显示器，用于实时显示所述激光器和所述治疗区域之间的位置关系。

3.根据权利要求2所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述自动激光治疗机器人还包括：

主台车，所述台车上设有用于与所述机械臂相连的机械臂支撑结构；

副台车，所述副台车设有用于与所述追踪定位系统中的定位追踪仪相连的追踪仪支撑结构，以及用于与所述显示器相连的显示器支撑结构；

治疗床，所述治疗床上设有用于与所述三维扫描仪相连的扫描仪支撑结构。

4.根据权利要求3所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述机械臂支撑结构、所述追踪仪支撑结构、所述显示器支撑结构以及所述扫描仪支撑结构中的至少一种包括伸缩部；和/或

所述机械臂支撑结构、所述追踪仪支撑结构、所述显示器支撑结构以及所述扫描仪支撑结构中的至少一种包括能够相对于所述主台车、副台车以及治疗床旋转的旋转部；和/或

所述机械臂支撑结构、所述追踪仪支撑结构、所述显示器支撑结构以及所述扫描仪支撑结构中的至少一种能够相对于所述主台车、副台车以及治疗床水平移动。

5.根据权利要求3或4所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述主台车、副台车底部设置有滑轮，所述滑轮用于移动所述主台车、副台车。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述治疗方案基于三维扫描图像得到，所述三维扫描图像包括治疗区域配准工具的成像，所述治疗区域配准工具的成像与所述治疗区域的成像之间的成像关系用于表征所述治疗区域和位于治疗区域中的感应器之间的位置关系。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述激光器包括通过特定强度的激光照射，使人体组织产生一系列的应答反应，同时引起广泛的生物学效应的仪器。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的自动激光治疗机器人，其特征在于，所述控制系统通过深度学习，能够自主定位治疗区域，辅助医护人员确定治疗方案；和/或

所述控制系统通过医护人员在治疗区域画的标志，能够半自动定位治疗区域，辅助医护人员确定治疗方案。

9.一种自动激光治疗系统，其特征在于，所述自动激光治疗系统包括治疗区域固位装置、治疗区域配准工具、感应器以及如权利要求1至8中任一项所述的自动激光治疗机器人，所述激光治疗机器人的机械臂在手术工作时采用自动配准方法，与所述治疗区域固位装置、所述治疗区域配准工具和所述感应器配合使用；

其中，所述治疗区域固位装置用于将所述配准工具固定在治疗区域中或治疗区域周围，将所述感应器固定在治疗区域中或治疗区域周围；

所述治疗区域配准工具能够在三维扫描图像中成像；对患者进行三维扫描时，所述治疗区域连接所述治疗区域配准工具，使所述治疗区域配准工具在三维扫描图像中完全成像；

所述治疗区域与所述治疗区域配准工具之间的位置关系用于表征所述治疗区域与所述感应器之间的位置关系；

治疗区域配准工具和感应器可以为同一样器械。

10.根据权利要求9所述的自动激光治疗系统，其特征在于，所述治疗区域固位装置可通过治疗区域或治疗区域周围骨性轮廓实现固位。